1海森堡
1924年到1925年，我們在原子物理方面進入了一個濃雲密佈的時代，但是已經可以看見微光，並展望出一個令人激動的遠景。
有一個來自德國的年輕人，悄然走來，它將帶我們衝破這迷霧，他叫海森堡。
1901年，這個出生於德國的小夥計的成長過程依然很“勵志”，這是一個關於天才的故事，他對物理、數學，宗教、音樂和文學都表現出了極大的興趣，看來大神天生就是大神。不管身在何處，天才都是不會被埋沒的。
1922年，玻爾應邀到哥廷根進行學術訪問，全德國的科學家都跑去聽玻爾的演講，當然海森堡也去了，當時才二年級的他竟然向玻爾提出了一些學術上的問題，另玻爾刮目相看。事實上，玻爾此行的最大收穫就是遇到了海森堡和泡利。求賢若渴的玻爾把兩個人的名字牢記在心中。
無巧不成書，後來，海森堡得到了一次去哥本哈根求學的機會，從後來的情況看，海森堡對哥本哈根的這次訪問無疑對於量子力學有著非常深遠的影響。
哥本哈根的日子是緊張而有意義的，海森堡無疑感到了一種競爭的氛圍。他在德國少年成名，聽慣了旁人的讚美和驚歎，現在卻突然發現身邊的每一個人都毫不遜色。當然，競爭是一回事，但是這裡的自由精神和學術氣氛在歐洲幾乎無與倫比，而這一切，都與“量子論教父”玻爾密切相關，他是一位和藹可親的丹麥人，對每一個人都報以善意的微笑，並引導人們暢所欲言。
那時候，有一種思潮在哥本哈根流行開來，這種思潮說，物理學的研究對象應該只是能夠被觀察到被實踐到的事物，物理學只能從這些東西出發，而不是建立在觀察不到或者純粹是推論的事物上。這個思潮深深的影響了海森堡。
1925年，海森堡結束哥本哈根的訪問回到哥廷根，並開始重新研究氫原子的譜線問題，但他在數學上遇到的困難幾乎是難以克服的，這使得海森堡叫嚷到：物理學出了大問題，對我來說什麼都太難了，我寧願自己是一個電影喜劇演員，從來沒聽說過物理是什麼東西！
無奈之下，海森堡決定換一種方法，於是，新的量子力學很快就要被建立起來了，但那卻是一種人們聞所未聞，之前人們連想都不敢想的形式——矩陣。
關於矩陣是什麼鬼，我在這裡就不多做解釋啦，這是純粹的數學的東西，也比較難懂，這個鬼東西簡單來說就是數表，但是卻可以做加、減、乘等運算，關於矩陣的其他內容就不介紹啦，因為對於看懂本篇文章並沒有什麼卵用。
好吧，我們先來看看玻爾的理論到底出了神馬問題。它說原子中的電子有一個運行軌道，每個電子的軌道代表一個特定的能級，嗯，聽起來不錯。
但是，海森堡開始問自己，一個電子的“軌道”，它究竟是什麼東西，有人見過嗎？NO，沒人見過。根據量子公式E2-E1=hv，我們知道這是電子在兩個能級之間躍遷的結果，但是，我們能看到E1嗎，我們能看到E2嗎？我們只能看到E2-E1,換句話說，我們看不到能級，也看不到軌道，只能看到能級差。這就是問題所在。
如果一個物理量無論如何也無法被觀測到，我們憑什麼把它們高高供起，當做理論的基礎？如果單獨的能級X無法被觀測，只有能級差可以，那麼頻率必然要表示為兩個能級X和Y的函數，用傅里葉級數展開不再是nvx,而是nvx,y,它竟然有兩個座標，這是一張二位的表格。突然之間，矩陣這個怪物在我們的宇宙裡詭異的鋪展開來。
難題來了，現在有一個變量p，代表電子的動量，有一個變量q，代表電子的位置，本來，這是兩個經典變量，可現在，海森堡把它倆變成了矩陣，也就是表格，那麼兩個表格如何乘起來呢？
具體如何乘起來呢，我就不說啦，因為並不重要，小夥伴們只需要知道，p×q≠q×p，好吧，量子的規則，不符合乘法交換律。
在高高的山頂上，海森堡面對著壯麗的日出，眺望著遠方。是時候了，物理學的黎明即將到來。
後來，海森堡找到波恩，他把自己的論文交給了波恩過目，海森堡古怪的表格無疑讓波恩困擾，但波恩決定給海森堡打一個堅實的數學基礎，後來，約爾當和波恩對矩陣進行了大量的研究，甚至還算出了pq-qp=（h/2πi）*I，玻爾和約爾當奠定了一種新的力學——矩陣力學的基礎。
矩陣力學對於大多數人太過遙遠陌生，而隱藏在它背後的深刻含義，當時還遠遠沒有被挖掘出來，特別是p×q≠q×p，這究竟代表什麼，令人頭疼不已。
半年後，當薛定諤以人們喜聞樂見的傳統方式發佈他的波動方程後，全世界都鬆了一口氣：他們終於解脫了，不必費勁的學習海森堡那異常複雜的矩陣力學了。
2薛定諤
本來想把薛定諤的照片放在這的，後來，想了想，似乎薛定諤的貓比他本人要出名的多，還是把一隻貓放在這裡吧。
和玻爾還有海森堡他們不同，薛定諤並不想在原子那極為複雜的譜線迷宮裡奮力衝突，撞的頭破血流。他的靈感，直接來源於德布羅意那巧妙絕倫的工作。
薛定諤一開始想從建立在相對論基礎上的德布羅意方程出發，由於沒有考慮到自旋，對得出的方程不太滿意，於是，他回過頭來，從經典的哈密頓——雅克比方程出發，最後求出了一個非相對論的波動方程，關於這個方程我就不說了，因為看了也沒啥用，總之這個方程就是名震20世紀物理史的薛定諤波動方程。
從1926年1月起到6月，他一連發表了四篇論文，從而徹底建立了一種新的力學體系——波動力學。
矩陣力學還是波動力學？全新的量子論誕生不到一年，很快已經面臨內戰。
3再見，波粒大戰
量子論在發展的過程中，發展出了兩條完全不同的道路。
一條路從觀測到的原子譜線出發，引入矩陣的數學工具，用這種奇特的方法建立起新力學的大廈來。如果追究根本的話，它所強調的光譜線及其非連續性的一面，始終可以看到微粒勢力那隱約的身影。
而另一條路，則以德布羅意的理論為切入點，以薛定諤為主將，強調電子作為波的連續性的一面，以波動方程來描述它的行為。
海森堡和薛定諤對對方的理論表示出相當程度的厭惡，因為矩陣力學和波動力學看起來是那樣的不同，而兩人的性格又都以好勝和驕傲而聞名。
不過到1926年4月份，這種對峙至少在表面上有了緩和，薛定諤、泡利、約爾當都各自證明了，這兩種力學在數學上來說完全等價。事實上，我們追尋它們各自的家族史，發現它們都是從經典的哈密頓函數而來，只不過一個是從粒子的運動出發，一個是從波動方程出發。
如果你以為這樣就萬事大吉了，那你就大錯特錯了。雖然兩種體系上在形式上歸於統一，但是從內心深處的意識形態來說，它們是那樣的不同。
矩陣力學，本意是粒子性和不連續性，而波動方面始終在談論波動性和連續性，波粒戰爭現在達到了高潮。
物理學界的空氣已經變得非常火熱，經典理論已經倒塌，矩陣力學和波動力學兩座大廈拔地而起，它們勢同水火，苦苦交戰，到這時，波動和微粒這兩個宿敵已經戰鬥了300餘年，至今還未分出勝負，然而，一切即將結束。
薛定諤的波函數固然美觀，簡單，然而那個波函數究竟代表什麼意思呢？按照薛定諤本人理解，是電子電荷在空間中的實際分佈，然而波恩卻說，這是骰子。薛定諤波函數並不代表一種實際的分佈，它是概率，是隨機。換句話說，電子本身並不像波那樣擴展開來，但是它的出現概率則像一個波，嚴格的按照波函數的分佈所展開。這個觀點把千百年來的決定論推上了懷疑的舞臺。
同時，波動和微粒的戰爭也到了最關鍵的時刻。
一個夜深人靜的夜晚，海森堡輾轉難眠，他又想起矩陣那奇特的乘法法則：P×q≠q×p，海森堡靈光一閃，這不是說先觀測動量p，在觀測位置q和先觀測q再觀測p，其結果是不一樣的嗎？我們的方程難道想告訴我們同時觀測p和q是不可能的嗎？
理論不但決定了我們能夠觀察到的東西，還決定哪些是我們觀察不到的東西！
海森堡飛快的跑回研究所，埋頭苦算，最後得出一個公式：δp×δq＞h/4π，這個公式告訴我們，p測得越精確，q就越不精確；反過來，q越精確，p就越不精確，這就是名震江湖的不確定性原理。
本來波恩的解釋就夠讓人煩的了——即使給定全部條件，也無法預測結果，現在海森堡乾的更絕，給定全部條件？這個前提本身都是不可能的，給定了其中一部分條件，另一部分條件就變得非常的模糊。
這裡有一個公式還是提一下吧，p=h/λ，關於這個公式，你不需要明白到底是啥意思，你只需要知道，每一個動量p，都有一個波長λ的概念伴隨著它。
好吧，我們回頭去看海森堡的不確定原理，玻爾意識到，其實不確定原理是建立在波和粒子的雙重基礎上的，p動量代表波動性，q位置代表粒子性。它其實是電子在波和粒子之間的一種搖擺：對於波的屬性瞭解的越多，關於粒子的屬性瞭解的就越少，反之亦然。
不確定性同時建立在波動和微粒之上，這是啥意思嗎？他倆不是非此即彼嗎？搞什麼，為什麼不確定原理會建立在這兩種對立的勢力之上呢？
海森堡的矩陣力學強調了它不連續性的一面，薛定諤的方程又大肆渲染波動的一面。
怎麼看，電子都沒法不是粒子；怎麼看，電子都沒法不是波。
福爾摩斯這樣說：“我的方法，就建立在這樣一種假設上面：當你把一切不可能的結論都排除之後，那剩下的，不管多麼離奇，也必然是事實。”
至理名言啊。電子不可能不是粒子，電子不可能不是波，那剩下的唯一的可能性就是：
它既是粒子，同時又是波。
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